ГОСТ Р 54430-2011 Оборудование металлообрабатывающее и деревообрабатывающее. Показатели энергоэффективности. Номенклатура. Методы определения и нормирования значений

ГОСТ Р 54430-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оборудование металлообрабатывающее и деревообрабатывающее

ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

Номенклатура. Методы определения и нормирования значений

Metal-working and woodworking equipment. Energy efficiency indicators. Nomenclature. Methods for determining the values and valuations

ОКС 25.080

25.120

79.120

Дата введения 2012-07-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков" (ОАО "ЭНИМС"), техническим комитетом по стандартизации ТК 70 "Станки"

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 сентября 2011 г. N 366-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2020 г.

6 В настоящем стандарте реализованы нормы и требования:

- Федерального закона "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации";

- Федерального закона "О техническом регулировании";

- Указа Президента РФ от 4 июня 2008 г. N 889 "О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики";

- Технического регламента "О безопасности машин и оборудования" (утв. постановлением Правительства РФ от 15 сентября 2009 г. N 753)

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Для преодоления барьеров, сдерживающих развитие энергоэффективности и энергосбережения в Российской Федерации, принят ряд федеральных законов, Указ Президента РФ, постановления Правительства РФ, которые содержат требования и нормы, направленные на повышение энергоэффективности российской экономики. Среди мер, реализующих эти требования, важное место занимает разработка современной нормативной базы. Ранее были выпущены стандарты по энергосбережению, содержащие общие положения по составу показателей энергоэффективности (ГОСТ Р 51541, ГОСТ Р 51380, ГОСТ Р 51387), а также стандарты на промышленное и бытовое оборудование, машины, приборы, регламентирующие показатели энергопотребления (энергоэффективности) этой продукции. Целью настоящего стандарта является установление состава и метода определения показателей энергоэффективности (экономичности электропотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования, развивающего и конкретизирующего положения перечисленных выше законодательных актов и стандартов применительно к указанной группе обрабатывающего оборудования. Применение стандарта при проектировании, испытаниях и эксплуатации обрабатывающего оборудования будет способствовать целенаправленному повышению его энергоэффективности.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования, методы их выбора, определения и нормирования на стадии проектирования и испытания.

Установленные настоящим стандартом показатели включают в нормативные (технические, методические) документы, конструкторскую и эксплутационную* документацию на указанное оборудование и методики его испытания.

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - .

Установленные настоящим стандартом показатели применяют для оценки соответствия энергоэффективности оборудования нормативным требованиям (по мере их установления и включения в нормативно-техническую и методическую документацию), для сравнительной оценки оборудования разных моделей, типов и размеров, а также для сертификации по показателям энергоэффективности.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51380 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным значениям. Общие требования

________________

Действует ГОСТ 31531-2012.

ГОСТ Р 51387 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения

________________

Действует ГОСТ 31607-2012.

ГОСТ Р 51541 Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положения

________________

Действует ГОСТ 31532-2012.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 51380, ГОСТ Р 51387, в том числе следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 энергетическая эффективность обрабатывающего оборудования: Характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к этому оборудованию.

3.1.2 показатель энергетической эффективности энергопотребляющего оборудования (экономичности энергопотребления): Абсолютная, удельная или относительная величина потребления или потерь энергетических ресурсов, характеризующая эксплутационные свойства и отражающая техническое совершенство этого оборудования по уровню и степени потребления им энергии при его использовании по прямому функциональному назначению.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

- КПД - коэффициент полезного действия;

- ТУ - технические условия;

- ТЗ - техническое задание.

4 Общие положения

4.1 Показатели энергосбережения характеризуют деятельность по реализации мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование энергетических ресурсов на всех стадиях жизненного цикла потребителей энергоресурсов.

4.2 Применительно к обрабатывающему оборудованию для характеристики энергосбережения используют показатели его энергетической эффективности - экономичности энергопотребления (при использовании оборудования по прямому функциональному назначению).

4.3 Выбор показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования должен быть основан на определении затрат (расхода) электроэнергии этим оборудованием - полных и на процесс резания (или пластического деформирования) - за цикл обработки заданных деталей, который осуществляется с учетом производительности, качества обработки, энергетических потерь в оборудовании и т.д. [1].

4.4 При определении расхода электроэнергии следует учитывать все потребители электроэнергии в оборудовании - в механической, электрической, гидравлической частях приводов, в устройствах управления, измерения и автоматики, в преобразователях, осветительных приборах и т.п.

4.5 Определение показателей энергоэффективности на стадии проектирования оборудования осуществляют расчетно-аналитическим методом на основе информации о режимах обработки заданных деталей (деталей-представителей) с привлечением конструкторско-технологических и статистических данных.

Определение фактических значений показателей проводят экспериментально при испытаниях опытных образцов металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования (приемочных, на производительность, сертификационных) с проведением специальных измерений характеристик для оценки показателей энергоэффективности.

4.6 Назначение тех или иных показателей (из числа установленных настоящим стандартом) для конкретного металлообрабатывающего и/или деревообрабатывающего оборудования осуществляют с учетом:

- применения показателя (при оценке соответствия нормативным требованиям, в т.ч. при сертификации, для сравнительной оценки разных моделей и т.п.);

- технологического назначения оборудования (для токарных работ, шлифования, кузнечно-прессовых работ, электрофизической обработки и т.д.);

- характера обработки (черновая, чистовая, отделочная);

- степени автоматизации оборудования (с ручным управлением, программным управлением, обрабатывающего центра, гибкого производственного модуля и т.п.);

- структуры цикла обработки (последовательности и соотношения времени резания или пластического деформирования и холостого хода).

5 Номенклатура показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования

5.1 Основной показатель

5.1.1 Основной показатель - удельный расход электроэнергии [1], [2] - отношение затрачиваемой оборудованием электроэнергии к объему продукции, произведенной за это же время при определенных условиях.

5.1.2 Для сравнения в новой и базовой моделях оборудования определяют относительный удельный расход электроэнергии (коэффициент изменения удельного расхода) .

5.2 Дополнительные показатели

5.2.1 КПД оборудования по электроэнергии (цикловой) [1] равен отношению расхода электроэнергии на процесс формообразования (резания, пластического деформирования) к полному расходу электроэнергии оборудованием за цикл обработки тех же деталей.

КПД рекомендуется определять для сопоставления разноразмерных и разнотипных моделей оборудования по экономичности энергопотребления.

5.2.2 Коэффициент использования оборудования по электроэнергии (цикловой) [1] равен отношению фактического расхода электроэнергии оборудованием при обработке заданных деталей к номинальному расходу (произведению суммарной номинальной мощности всех установленных на оборудовании электродвигателей на время цикла обработки).

5.2.3 Коэффициент использования оборудования по мощности (цикловой) [1] равен отношению средней (взвешенной) потребляемой за цикл обработки заданных деталей мощности к суммарной номинальной мощности всех установленных на оборудовании электродвигателей.

5.3 Формулы для определения значения показателей

5.3.1 Удельный расход электроэнергии (кВт·ч/ед. продукции)

,

где - полный расход электроэнергии оборудованием при изготовлении партии деталей-представителей, кВт·ч;

- число деталей.

5.3.2 КПД оборудования по электроэнергии (цикловой)

,

где - расход электроэнергии на процесс формообразования оборудованием за цикл обработки заданных деталей-представителей, кВт·ч;

- полный расход электроэнергии оборудованием за цикл обработки тех же деталей, кВт·ч.

Чем больше в цикле обработки детали доля времени на формообразование (меньше время холостых ходов) и интенсивнее режимы обработки, тем выше значение .

На повышение величины влияют совершенствование конструкций оборудования, технологического процесса обработки детали и оптимизация процесса управления оборудованием.

5.3.3 При испытаниях оборудования на производительность удобнее определять, измеряя не , а - расход электроэнергии оборудованием на холостом ходу при имитации обработки тех же деталей:

,

где - полный расход электроэнергии оборудованием за цикл обработки деталей-представителей при испытаниях, кВт·ч.

5.3.4 Коэффициент использования оборудования по электроэнергии (цикловой)

,

где - фактический расход электроэнергии оборудованием при обработке заданных деталей, кВт·ч;

- номинальный расход электроэнергии, кВт·ч,

,

где - суммарная номинальная мощность установленных на оборудовании электродвигателей, кВт·ч;

- время цикла обработки.

5.3.5 Коэффициент использования оборудования по мощности (цикловой)

,

где - средняя (взвешенная по времени цикла) потребляемая мощность, кВт.

Дополнительные показатели и позволяют оценить загрузку электродвигателей оборудования и уровень использования их потенциальных возможностей, определяемых полной загрузкой двигателей в течение всего цикла обработки.

6 Методика определения значений показателей энергоэффективности

6.1 Определение значений показателей на стадии проектирования

6.1.1 Для определения любого из рекомендуемых показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) определяют расход электроэнергии оборудованием путем расчета вручную (неавтоматизированно) или автоматизированно (с помощью ЭВМ).

С учетом 4.1-4.3 расход электроэнергии определяется суммой электроэнергии в приводах, системах, устройствах оборудования при его работе:

(кВт·ч),

где индексы , , показывают, что расходы электроэнергии относятся к главному приводу, приводам подач и вспомогательным приводам длительного и кратковременного действия, индекс - к системам, устройствам управления и автоматики, - к освещению.

6.1.2 Структура распределения энергии в приводе, системе и устройстве характеризуется формулой

(кВт·ч),

где - расход электроэнергии на полезную работу, кВт·ч;

- суммарный расход электроэнергии на потери в механической, гидравлической и электрической частях привода (системы, устройства), кВт·ч.

6.1.3 Расчет расхода электроэнергии выполняют на основе информации о циклах обработки деталей-представителей, заранее выбранных для технико-экономического обоснования и испытаний оборудования на производительность и других видов испытаний, а также на основе анализа собственных циклов работы каждого привода и других потребителей электроэнергии оборудования при обработке этих деталей.

Для расчета расхода необходимы чертеж обрабатываемой детали, операционная технология, данные об инструментах, конструкции, кинематике и технической характеристике оборудования, характеристики электрооборудования, известные на стадии проектирования.

Расчет расхода может быть уточненным или упрощенным.

6.1.4 При уточненном расчете затраты электроэнергии в главном приводе и приводах подач определяют как сумму расходов на каждом из технологических переходов за цикл обработки детали-представителя с учетом режима обработки на данном переходе и потерь энергии в механической и электрической частях привода при соответствующих частотах вращения элементов механизма и электродвигателя.

6.1.5 При упрощенном расчете определение расхода проводят по приближенным формулам, основанным на статистических и экспериментальных данных и осреднении результатов.

6.1.6 Разработку методики определения расчетных значений выбранных показателей энергоэффективности при проектировании конкретной модели металлообрабатывающего и/или деревообрабатывающего оборудования следует предусматривать в контрактах или договорах на поставку оборудования.

6.1.7 Методика и формулы для расчета расхода электроэнергии в приводах металлообрабатывающих станков приведены в [1] и в приложении А.

Примеры уточненного расчета расхода электроэнергии в главном приводе и приводах подач сверлильно-фрезерно-расточного модуля при обработке детали "Кронштейн" даны в приложении 4 [1] и в приложении Б (таблица Б.4), пример упрощенного расчета для тех же условий - в приложении Б.

6.2 Определение экспериментальных значений показателей при испытаниях

6.2.1 Экспериментальные (фактические) значения показателей энергетической эффективности металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования определяют при испытаниях этого оборудования (приемочных, на производительность, сертификационных) при обработке заданных деталей-представителей.

6.2.2 Для определения любого из показателей установленной номенклатуры (раздел 5) необходимо измерить полный расход электроэнергии за цикл обработки деталей-представителей при испытании.

Для измерения используют стандартные счетчики электроэнергии трехфазного тока, подключаемые к входным зажимам, соединяющим внешний источник питания с электрооборудованием, и показывающие величину расхода электроэнергии (кВт·ч) за цикл обработки детали всеми потребителями электроэнергии оборудования.

6.2.3 Для определения при испытаниях показателя - КПД оборудования по электроэнергии (цикловой) - необходимо дополнительно к измерить - расход электроэнергии на процесс формообразования (резанием или пластическим деформированием) за цикл обработки либо (в соответствии с 5.3.3) измерить расход электроэнергии на холостом ходу при имитации обработки тех же деталей (без удаления или деформирования материала детали).

7 Методы нормирования значений показателей энергоэффективности оборудования

7.1 Нормативные значения показателей энергоэффективности (экономичности энергопотребления) металлообрабатывающего и деревообрабатывающего оборудования устанавливают в нормативных документах, технической и методической документации.

7.2 Нормативные значения показателей разрабатывают на основе ГОСТ Р 51541:

- достижения экономически оправданной эффективности использования электроэнергии оборудованием при существующем мировом уровне развития техники и технологий;

- использования имеющегося опыта нормирования показателей и обоснования принимаемых значений соответствующими расчетами и испытаниями;

- соблюдения нормативных требований по охране окружающей среды.

7.3 Нормативные значения показателей для оборудования преимущественно универсального назначения устанавливают по мере накопления и анализа данных о фактических (измеренных) и расчетных значениях показателей спроектированного, испытанного и эксплуатируемого оборудования данного типа с учетом конкретных условий его эксплуатации.

7.4 Нормативные значения показателей оборудования, преимущественно специального, выпускаемого по заказу, согласовывают изготовитель и заказчик оборудования и вносят в соответствующие ТУ, ТЗ (или заменяющие их документы), контракты и руководства по эксплуатации.

7.5 Нормативные значения показателей энергоэффективности оборудования устанавливают с указанием требований к допустимому изменению нормируемых значений показателей за период нормальной эксплуатации данного оборудования.

7.6 По мере реализации комплекса мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование электроэнергии оборудованием, нормативные значения показателей при проектировании и испытаниях новых моделей оборудования могут быть пересмотрены в сторону ужесточения.

7.7 Подтверждение соответствия показателей энергоэффективности оборудования установленным нормативным требованиям осуществляют с учетом ГОСТ Р 51380.

Приложение А
(справочное)

Расчетное определение расхода электроэнергии в станке

Таблица А.1

Таблица А.2

Таблица А.3

Таблица А.4 - Методика уточненного расчета расхода электроэнергии в главном приводе станка

Приложение Б
(справочное)

Пример расчета расхода электроэнергии в станке на стадии проектирования

1 Исходные данные

Определяют расход электроэнергии в сверлильно-фрезерно-расточном модуле повышенной точности для обработки мелких корпусных деталей. Пределы частот вращения шпинделя: 20-1500 об/мин. Главный привод от регулируемого электропривода с двигателем постоянного тока и двухступенчатой зубчатой передачи. На станке установлено 12 электродвигателей общей мощностью 23 кВт, сведения о которых приведены в таблице Б.1.

В качестве представительной обрабатываемой детали выбран кронштейн из чугуна СЧ20 размером 191x137x139 мм. Процесс обработки включает 31 позицию, в том числе несколько позиций фрезерования, сверления, растачивания, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы и т.п. Некоторые технологические данные, характеризующие обработку этой детали, даны в таблице Б.2.

2 Расчет расхода электроэнергии в станке по методике, приведенной в приложении А, с использованием исходных данных из таблиц Б.1 и Б.2 помещен в таблице Б.3.

3 В таблице Б.4 дан пример уточненного расчета расхода электроэнергии в главном приводе того же станка с использованием методики, изложенной в таблице А.4 (приложение А).

Таблица Б.1 - Характеристика электрооборудования, установленного на сверлильно-фрезерно-расточном модуле

Таблица Б.2 - Данные по циклу обработки детали "Кронштейн" (чертеж N 6740.40.00.014)

Таблица Б.3 - Пример расчета расхода электроэнергии в сверлильно-фрезерно-расточном модуле по упрощенному методу

Таблица Б.4 - Пример уточненного расчета расхода электроэнергии в главном приводе при проектировании сверлильно-фрезерно-расточного модуля

Окончание таблицы Б.4

Библиография

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2020